高爐用的非燒成含碳塊礦及其制造方法技術

本發明專利技術涉及高爐用的非燒成含碳塊礦及其制造方法。該非燒成含碳塊礦的碳含量(T.C)為18～25質量％，CaO含量(質量％)與SiO2含量(質量％)之比CaO/SiO2為1.0～2.0。該非燒成含碳塊礦的制造方法具有下述工序：成形體的形成工序，在該工序中將含鐵原料、含碳原料以及粘合劑進行混合、混煉，使混煉物成形而得到成形體；和接著對上述成形體進行養護來得到非燒成含碳塊礦的工序，其中以上述非燒成含碳塊礦的碳含量(T.C)為18～25質量％并且脈石成分的CaO含量(質量％)與SiO2含量(質量％)之比CaO/SiO2達到1.0～2.0的方式，在上述成形體的形成工序中調節選自礦石品種以及粘合劑配合量中的一種以上的配合條件。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及高爐用的非燒成含碳塊礦，特別是涉及降低高爐的爐下部熔渣熔點、 從而能夠降低高爐的還原材料比的非燒成含碳塊礦。本申請基于2009年8月21日在日本申請的特愿2009-191966號來主張優先權， 并在此援引其內容。
技術介紹
以往，將從制鐵廠的各種集塵裝置等中回收的多種含鐵粉塵和含碳粉塵進行配合，添加水泥類的水固性粘合劑進行混煉、成型，從而制造8 16mm直徑的非燒成塊礦，將其作為高爐原料使用。作為非燒成含碳塊礦的制造方法，已知有將制鐵粉塵進行造粒來制成顆粒、接著養護顆粒使其固化的方法。將上述制鐵粉塵進行造粒來制成顆粒的工序是將粉塵的粒度分布調節至適當的范圍，添加生石灰、水泥等粘合劑和5 15%的水分，將混合物通過圓盤造粒機等進行造粒，從而得到顆粒。在這樣的非燒成含碳塊礦的制造中，為了降低高爐作業中的還原材料比，還要求提高非燒成含碳塊礦的碳含量(τ. C)。例如，專利文獻1公開了配合含氧化鐵原料和碳系碳材料，加入粘合劑進行混煉、 成型、養護，從而制造內裝有碳的非燒成塊礦。該內裝有碳的非燒成塊礦具有將含氧化鐵原料中所含有的氧化鐵還原而形成金屬鐵所需要的理論碳量的80 120%的碳。另外，以常溫下的抗壓強度達到7850kN/m2以上的方式選擇粘合劑，進行混合、成型、養護。非燒成含碳塊礦中的氧化鐵由于內裝的碳而引起還原反應，因此可以使還原率提高。但是，該制造方法中，為了確保強度而限制碳含量，無法得到充分削減高爐中的還原材料比的效果。為了充分地得到削減還原材料比的效果，在高爐中大量使用該非燒成含碳塊礦的情況下，在高爐內由粘合劑的脫水反應產生的吸熱量增大。由此，具有形成低溫熱保存帶、助長燒結礦的還原粉化的缺點。另外，作為粘合劑，多數使用生石灰和CaO系水泥，因此非燒成含碳塊礦中的CaO 含量提高。因此，在反應過程中由非燒成含碳塊礦生成的熔融液的粘度過度增高。由此，阻礙生成金屬的凝聚和燒穿。由此，具有使高爐的爐下部的通氣、通液性變差的缺點。例如，非燒成含碳塊礦如果在低溫下熔融、滴落，則在豎爐內，非燒成含碳塊礦在早期熔融，容易流到在爐內填充的原料的間隙。該情況下，與焦炭接觸的期間延長。其結果是，能夠促進非燒成含碳塊礦中的粉狀鐵礦石的還原反應和生成的鐵的滲碳反應。專利文獻2著眼于即使是產生了 Si02、Al2O3的表面富集的粉狀鐵礦石，也能夠通過涂覆CaCO3來降低熔融溫度。另外，基于該著眼點，提出了粉狀鐵礦石與熔劑通過煤結合而成的非燒成含碳塊礦。需要說明的是，專利文獻2中公開了含有煤23. 3 6質量％的含碳塊礦，通常煤的含碳量為約70%，剩余部分為灰分和揮發成分。因此，含碳塊礦中的碳含量相當于16 17質量％。另一方面，關于燒結礦的滴落性與成分的關系，進行了大量報道。例如，非專利文獻1中報道有燒結礦的滴落溫度相對于CaO/SiA呈非線形變化， 在CaO/SiA為1. 0附近滴落溫度降低最多，以及使MgO增加時滴落溫度降低。另外，非專利文獻2中報道有在含有7%碳的粉塵冷粘結球團(水泥粘結)中添加2 %的MgO時，高溫的通氣阻力降低。如上所述，眾所周知的是，為了改善碳含量低于10%的燒結礦和粉塵顆粒的金屬滴落性，使脈石組成的CaO/SiA和MgO適宜化。但是，還原行為完全不同的碳含量高的 (18 25質量％ )含碳塊礦的金屬滴落性、和決定該金屬滴落性的爐下部的熔渣熔點的適宜條件至今尚不清楚。另外，專利技術人等對于碳含量高的含碳塊礦(總C含量20%、總狗含量40%、 Ca011%,Si06%,Al2032. 5%,MgOO. 5% )的還原特性進行考察。圖8表示對于以往的燒結礦(總 Fe 含量 58. 5%,Fe08%,Ca010%,Si025%,Al2O3I- 7%,MgOl. 0% )和碳含量多的含碳塊礦而言溫度與還原率的關系。參照圖8可知，與以往的燒結礦相比，含碳塊礦在低溫范圍內顯著地進行還原。這是碳含量高的含碳塊礦的一大特征。接著，使用由上述還原試驗的結果得到的圖8的還原率，通過計算機模擬由進行還原而產生的熔渣熔點(CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO)的變化。需要說明的是，在燒結礦以及含碳塊礦的鐵成分中，假定未還原的鐵全部以FeO的形式存在，由還原率計算熔渣熔點。將結果示于圖9。其中，熔點是指全部成為液相的溫度，在熔點以下也生成熔融液。但是，熔點高時，熔融液量降低，因此熔點間接地表示熔融液量。參照圖9可以認為，燒結礦在1200 1400°C下熔渣熔點與試樣溫度基本上一致， 在該溫度范圍內生成大量的熔融液。與此相對，含碳塊礦的熔渣熔點從900°C附近顯著上升，達到1600°C以上。因此可以認為，碳含量高的含碳塊礦在熔融液量極少的狀態下進行還原。因此，通常存在固相，因而阻礙上述金屬的凝聚，成為滴落惡化的原因。在上述5成分體系(CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO)中，對于碳含量高的含碳塊礦來說，FeO對熔點的影響極大，在低溫下快速地進行還原。圖9中所示的結果是碳含量高的含碳塊礦所特有的現象。如上所述，與燒結礦相比，碳含量高的含碳塊礦的還原在低溫范圍內顯著地進行， 在熔融液量極少的狀態下進行還原。因此，對于燒結礦的還原進行中的滴落特性的見解，無法直接適用于碳含量高的含碳塊礦。在高爐中使用含碳塊礦時，在熔渣熔點高的情況下，軟熔帶下表面下降，下部滴落帶區域變窄，并且滴落帶和爐芯部的熔渣滯留量增加。詳細而言，在滴落帶和爐芯部(金屬與熔渣進行比重分離的同時流向凹下部的區域)中，熔融液的流動不順利，熔融液在空隙部(流路)滯留。由此，氣體的流動發生偏流，無法進行均勻的氣體加熱。因此，局部地出現熱不足的部位，爐下部通氣性穩定的操作變得困難。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2003-342646號公報專利文獻2 日本特開2005-325412號公報非專利文獻非專利文獻1:ISIJ International 44(2004), p. 2057非專利文獻2 鐵和鋼(鉄i鋼)，70 (1984)，p. S82
技術實現思路
專利技術所要解決的課題本專利技術中，將具有對用于高爐來說是最佳的熔渣熔點的含碳塊礦的成分條件進行特定化。基于該研究結果，本專利技術的目的在于，提供降低熔渣熔點從而能夠降低高爐的還原材料比的非燒成含碳塊礦及其制造方法。用于解決課題的手段本專利技術人等發現了一種非燒成含碳塊礦成品，其通過使含碳塊礦的脈石成分的 CaCVSiO2在特定的范圍(1.0 2.0)內，能夠降低爐下部熔渣熔點，從而能夠實現優良的金屬滴落性。還發現了，為了使非燒成含碳塊礦的脈石成分的Ca0/Si02* 1.0 2.0，如后所述，優選調節含高S^2礦石以及含MgO副原料的配合量。本專利技術的一個方案的高爐用的非燒成含碳塊礦是通過下述方法來制造的將含鐵原料、含碳原料、以及粘合劑進行混合、混煉，使混煉物成形，從而得到成形體，接著對上述成形體進行養護，其中碳含量(τ. C)為18 25質量％，并且脈石成分的CaO含量(質量％ ) 與SiA含量(質量％ )之比CaO/SiA為1. 0 2. 0。對于本專利技術的一個方案的高爐用的非燒成含碳塊礦來說，也可以是由CaO含量 (質量％)、Si02含量(質量％)、Al2O3含量(質量％)、MgO含量(本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：樋口謙一，橫山浩一，國友和也，
申請(專利權)人：新日本制鐵株式會社，
類型：發明
國別省市：